تحليل أمان مفاعل ماء مضغوط ( PWR) في حالة الحوادث الناتجة عن الأخطاء التصميمية باستخدام الكود (MERSAT)

Abstract

جرى خلال هذا العمل تطوير نموذج متكامل المفاعل ماء مضغوط (PWR) باستطاعة اسمية تبلغ حوالي 1300 MW باستخدام كود التحليل الترمو هيدروليكي مرساة (MERSAT) اشتمل على نمذجة كل من الدارتين الأولية والثانوية، وقد وظف النموذج المطور المحاكاة الظواهر الترمو هيدروليكية أثناء العمل الاعتيادي عند الاستطاعة الاسمية. إضافة للحادث التصميمي المتمثل بضياع المبرد (LOCA) اثر كسر متوسط (بمقطع 400 سم ويقابل 10% من مقطع أنبوب التبريد في أحد المسارات الباردة للدارة الأولية في المنطقة الواقعة بين مضخة التبريد ومدخل وعاء المفاعل. أظهرت نتائج تحليل الحادث قابلية الكود مرساة المحاكاة الظواهر الفيزيائية المرافقة الحادثة ضياع المبرد حيث بينت النتائج أن درجة الحرارة العظمى للغلاف طيلة المرحلة الحرجة للحادث لم تتجاوز الحد التصميمي (DNB) المتعلق بالزياح الانتقال الحراري عن الغليان الفقاعي في معامل الانتقال الحراري الممتاز إلى الغليان الغشائي الذي يتقهقر عنده معامل الانتقال الحراري إلى سويات متدنية لا تكفي لتحقيق التبريد المطلوب القضيب الوقود. وقد بينت النتائج أن درجة حرارة الغلاف في القناة الحارة عند الحيز الحجمي الخامس تجاوزت بعد انقضاء 0.124 ثانية من بدء الحادث درجة حرارة الإشباع بمعدل 16 درجة مئوية ما أدى لحدوث تبخر للمبرد بقى ضمن طور الغليان الفقاعي وقد ضمن هذا التطور عدم تصاعد درجة حرارة الغلاف إلى قيم حرجة حيث بقيت دون درجة حرارة انتفاخ مادة غلاف القضيب المكونة من خليطة الزركالوي والتي تبلغ حوالي 700 درجة مئوية. وفقا لما تقدم فإن نتائج المحاكاة تؤكد أن أنظمة الأمان المفعلة والمتمثلة بشكل رئيسي بنظام حماية المفاعل ونظام الإطفاء ونظام التبريد الطارئ وتصريف الحرارة المتأخرة. قادرة بشكل فاعل على السيطرة على حادث ضياع المبرد من خلال إبقاء الشروط السائدة ضمن الحدود التصميمية للمفاعل المتمثلة بعدم تجاوز التدفق الحراري الحرج التي كانت ستقود لحدوث انصهار في قلب المفاعل حيث بين التطور الزمني لمراحل الحادث تدخل نظام حماية المفاعل بشكل فعال من خلال كشف التسرب وإعطاء إشارة الإطفاء لتفعيل نظام إطفاء المفاعل في الوقت المناسب، ثم تلى ذلك قيادته لنظام التبريد الطارئ وتصريف الحرارة المتأخرة لإدارة مراحل السيطرة على تسرب الميرد وتصريف الحرارة المتأخرة.